Осевой регулирующий клапан
Владельцы патента RU 2681717:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" (RU)
Изобретение относится к арматуростроению, в частности к регулирующим клапанам прямоточного типа, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре. Осевой регулирующий клапан содержит внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку. Запирающий орган представляет собой прикрепленный к штоку запирающий диск, имеющий со стороны штока криволинейную поверхность, а с противоположной стороны соединенный с делителем потока, выполненным в виде установленных параллельно оси клапана направляющих стержней, на которых размещены чередующиеся в осевом направлении сепарирующие конические вставки разного диаметра, расположенные основанием в сторону выходного фланца. Сепарирующие конические вставки большего диаметра имеют отверстия в центральной части, а между сепарирующими коническими вставками меньшего диаметра и расширительной втулкой выполнен кольцевой зазор. К боковой части внутреннего корпуса прикреплен полый козырек, имеющий внутри цилиндрическую поверхность и коническую снаружи. Предлагаемая конструкция клапана снижает кавитационные эффекты и повышает герметичность в закрытом состоянии. 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к арматуростроению, в частности к регулирующим клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов.
Известен осевой регулирующий клапан DN 100-1800 PN 10-160 [http://gpvalve.ru/flles/images/doc/pdf/31.pdf страница 15] содержащий корпус, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде набора соосно установленных перфорированных полых цилиндров, поршень с приводом и преобразователем вращательного движения в поступательное, представляющим собой кривошипно-шатунный механизм.
Недостатками данного клапана является возникновение кавитации по причине высокого перепада давлений и недостаточная герметичность в закрытом состоянии.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является осевой регулирующий клапан [http://www.mokveldm.com/attachments/article/10/1-1.pd] содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока. С целью установки внутренних деталей в выходном фланце размещена расширительная втулка.
Недостатками данного клапана являются возникновение кавитации и недостаточная герметичность в закрытом состоянии.
Задачей данного изобретения является создание осевого регулирующего клапана простой конструкции, позволяющего снизить кавитацию и повысить герметичность в закрытом состоянии.
Поставленная задача достигается тем, что в осевом регулирующем клапане, содержащем внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, запирающий орган представляет собой прикрепленный к штоку запирающий диск, имеющий со стороны штока криволинейную поверхность, а с противоположной стороны соединенный с делителем потока, выполненным в виде установленных параллельно оси клапана направляющих стержней на которых размещены чередующиеся в осевом направлении сепарирующие конические вставки разного диаметра, расположенные основанием в сторону выходного фланца, причем сепарирующие конические вставки большего диаметра имеют отверстия в центральной части, а между сепарирующими коническими вставками меньшего диаметра и расширительной втулкой выполнен кольцевой зазор, кроме того к боковой части внутреннего корпуса прикреплен полый козырек, имеющий внутри цилиндрическую поверхность и коническую снаружи.
На фиг. 1 изображена схема осевого регулирующего клапана в промежуточном положении.
На фиг. 2 показано расположение делителя потока в открытом состоянии.
На фиг. 3 представлен клапан полностью закрытым.
Осевой регулирующий клапан содержит внешний 1 и внутренний 2 корпусы, входной 3 и выходной 4 фланцы, реечный привод 5.
Запирающий орган представляет собой прикрепленный к штоку 6 запирающий диск 7, имеющий со стороны штока криволинейную поверхность, а с противоположной стороны соединен с делителем потока. Делитель потока выполнен в виде установленных параллельно оси клапана направляющих стержней 8 на которых размещены чередующиеся в осевом направлении сепарирующие конические вставки 9 и 11 разного диаметра, расположенные основанием в сторону выходного фланца 4.
Сепарирующие конические вставки 9 имеют больший диаметр, содержат отверстия 10 в центральной части. Сепарирующие конические вставки 11 имеют меньший диаметр. Между ними и поверхностью расширительной втулки 12, предназначенной для монтажа внутренних элементов, выполнен кольцевой зазор. К боковой части внутреннего корпуса 2 прикреплен полый козырек 13, имеющий внутри цилиндрическую поверхность и коническую снаружи. Диаметр внутренней цилиндрической части полого козырька равен диаметру сепарирующих конических вставок 9, имеющих больший диаметр чем сепарирующие конические вставки 11.
Осевой регулирующий клапан работает следующим образом.
При полностью отрытом клапане запирающий орган находится в крайнем левом положении, полностью находясь внутри полого козырька (Фиг. 2). В этом случае жидкость поступает в его внутренний объем клапана через отверстие во входном фланце 3, обтекает внутренний корпус 2 и внешнюю поверхность полого козырька, в котором убран делитель потока, и направляется к выходному фланцу 4, а далее в трубопровод. В этом положении клапан имеет максимальную пропускную способность и минимальное гидравлическое сопротивление, так как сепарирующие конические вставки делителя потока, создающие сопротивление потоку, полностью убраны внутрь полого козырька 13, внешняя коническая поверхность которого гладкая плавно направляет жидкость в зазор между последней сепарирующей конической вставкой делителя потока и расширительной втулкой 12.
При полностью закрытом клапане делитель потока находится в крайнем правом положении, полностью выдвинувшись из полого козырька 13 и убравшись в расширительную втулку 12 (Фиг. 3). В этом случае жидкость заперта во внутреннем объеме клапана. Выход жидкости полностью закрыт запирающим диском 7, который упирается в поверхность расширительной втулки 12. При таком способе закрытия обеспечивается практически полная герметичность.
В промежуточном положении делитель потока находится в промежуточном положении, частично заходя внутрь полого козырька и, частично в расширительную втулку 12 (Фиг. 1).
При таком расположении делителя потока жидкость поочередно обтекает сепарирующие конические вставки 9 (проходит сквозь центральное отверстие 10) и 11 (обтекание происходит с внешней стороны в кольцевом зазоре) которые находятся вне полого козырька 13. Сепарирующие конические вставки 9 и 11, находящиеся во внутренней полости полого козырька 13 в процессе регулирования не участвуют. Обтекание набора сепарирующих конических вставок происходит при высоком гидравлическом сопротивлении, что способствует снижению расхода жидкости, вызванное многократным делением потока на отдельные струи, сменой направления на противоположные, что способствует эффективному регулированию и предотвращению кавитации.
Гидравлическое сопротивление потоку в процессе регулирования пропорционально числу обтекаемых сепарирующих конических вставок, которое можно изменять перемещением делителя потока вдоль оси клапана. Чем больше сепарирующих конических вставок убрано в полый козырек 13 тем меньше гидравлическое сопротивление потоку и выше расход жидкости.
Привод делителя потока осуществляется при помощи реечного привода 5 по средствам штока 6.
Криволинейная поверхность запирающего диска 7 со стороны штока 6 позволяет плавно перенаправить потоки при закрытии клапана и уменьшить гидравлический удар.
Наличие установленных параллельно оси клапана направляющих стержней 8 на которых размещены чередующиеся в осевом направлении сепарирующие конические вставки 9 и 11 позволяет без потери жесткости равномерно распределить нагрузку в делителе потока.
Предлагаемая конструкция осевого регулирующего клапана обладает сравнительной простотой и снижает кавитационные эффекты и повышает герметичность в закрытом состоянии.
Регулирование гидравлического сопротивления в данной конструкции клапана происходит путем перемещения делителя потока лабиринтного типа вдоль оси клапана.
Осевой регулирующий клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, отличающийся тем, что запирающий орган представляет собой прикрепленный к штоку запирающий диск, имеющий со стороны штока криволинейную поверхность, а с противоположной стороны соединенный с делителем потока, выполненным в виде установленных параллельно оси клапана направляющих стержней, на которых размещены чередующиеся в осевом направлении сепарирующие конические вставки разного диаметра, расположенные основанием в сторону выходного фланца, причем сепарирующие конические вставки большего диаметра имеют отверстия в центральной части, а между сепарирующими коническими вставками меньшего диаметра и расширительной втулкой выполнен кольцевой зазор, кроме того к боковой части внутреннего корпуса прикреплен полый козырек, имеющий внутри цилиндрическую поверхность и коническую снаружи.
